华北中元古代下马岭组层状菱铁矿与铁白云石结核：成因机制与古环境意义

论文摘要

前寒武大规模铁建造主要分布在2.51.8 Ga和0.8 Ga两个时期,在1.80.8 Ga期间缺失。但最近有研究认为,在华北中元古代下马岭组沉积期（约1.41.35 Ga）发育有大规模的富铁沉积,其规模可与2.51.8 Ga期间的典型铁建造相比较。有关这些富铁沉积的形成过程、铁来源、及其古环境意义目前还缺乏深入的研究。为此,本文对河北怀来赵家山、下花园棘针屯以及北京西山的下马岭组开展了沉积学、岩石学、矿物学、主微量元素丰度、C-O同位素以及Fe同位素的综合研究。沉积相分析和矿物学研究表明,下马岭组富铁沉积主要集中在该组下部一段和二段。一段铁的主要赋存形式为产出于黑色页岩中的菱铁矿结核,二段铁主要赋存为菱铁矿和铁白云石结核,分别产于底部的鲕绿泥石泥质粉砂岩和中部红绿色交互粉砂质页岩中。菱铁矿中具有海绿石和赤铁矿包体,铁白云石结核通常被页岩纹层围绕,展现出明显的差异性压实特征,这些表明层状菱铁矿与铁白云石结核形成于早期成岩阶段。菱铁矿与铁白云石显著亏损的碳同位素组分（菱铁矿:-12.35‰-24.44‰;铁白云石:-5.6‰-8.2‰）表明富铁沉积形成所必需的碳酸氢根主要源于早期成岩阶段的微生物降解。菱铁矿和铁白云石普遍具有的稀土Ce正异常（菱铁矿:1.141.35;铁白云石:1.271.37）、低Y/Ho比值（菱铁矿:18.8126.00;铁白云石:20.3526.67）、中稀土富集特征,以及普遍存在残余亚微米级自形-半自形赤铁矿晶体的矿物学特征表明铁氢氧化物可能是菱铁矿和铁白云石的先驱矿物,铁氢氧化物在缺氧孔隙水条件下通过异化铁还原将Fe3+还原成Fe2+与碳酸氢根结合形成菱铁矿或铁白云石。共生产出的同沉积钡冰长石结核,表明在下马岭组沉积期存在热液活动,它们可能是富铁沉积的重要铁来源。此外,菱铁矿与铁白云石铁含量（菱铁矿:36.4547.48 wt%;铁白云石:4.149.31 wt%）与Eu异常（菱铁矿:1.121.28;铁白云石:1.011.30）表现出较明显的正相关关系,进一步表明铁主要源自热液,其次源自陆源输入。菱铁矿与铁白云石的铁同位素组成存在系统性差异,前者较重（-0.65‰-1.32‰,平均值-0.98‰）,后者较轻（-1.32‰-1.43‰,平均值-1.24‰）,同时铁同位素与Eu异常存在明显正相关关系,这可能表明具有相对较重铁同位素组成的热液为层状菱铁矿形成时的主要铁源,而铁同位素组成相对较轻的陆架DIR再循环铁可能是铁白云石结核形成中更为重要的铁源。菱铁矿和铁白云石在下马岭组的产出具有重要的古环境意义。它们的形成要求上覆海水存在活跃的铁氧化还原循环。下马岭组二段下部的层状菱铁矿形成于风暴浪基面之上的相对浅水环境,而中部的铁白云石结核形成于风暴浪基面之下的相对深水环境。因此本研究认为,从二段下部至二段中部海水中氧化还原界面有所下降。热液活动的减弱有可能是促进下马岭组二段沉积期表层海水氧化增强的重要原因之一。这个时期大量热液铁的输出可能与Columbia超大陆裂解前夕强烈的岩浆热液活动相关。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴桐

导师: 史晓颖

关键词: 层状菱铁矿,铁白云石结核,下马岭组,异化铁还原,增氧事件

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P618.31

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000468

总页数: 70

文件大小: 5536K

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